Как любящие сердца

А теперь перенесемся на 220 лет ближе, из Англии в Данию.

В один из январских дней 1820 года копенгагенский профессор физики Ганс Кристиан Эрстед проводил очередное занятие, знакомя студентов со свойствами электрического тока. В числе опытов было и накаливание током проводника, которым служила платиновая проволочка. Платина — дорогой металл, и Эрстед очень боялся, как бы проволочка не сгорела, и, как только она раскалялась, размыкал цепь. Так продолжалось много раз, пока кто-то из студентов не обратил внимание, что в момент включения и выключения тока стрелка лежавшего тут же на столе морского компаса отклоняется в сторону, а затем возвращается в исходное положение. Заинтересованный Эрстед начал повторять эти опыты, уже наблюдая за стрелкой. Сначала провод с током проходил над компасом. Затем ученый поместил его под компасом. Теперь стрелка отклонялась в другую сторону. Продолжая эксперименты, Эрстед установил, что сторона, в какую отклоняется стрелка, зависит также от того, к какому полюсу батареи присоединены концы проводника с током.

Так было открыто магнитное действие электрического тока. Сообщение об этом Эрстед опубликовал в июле 1820 года, а уже в сентябре знаменитый французский физик Андре Ампер начал в Парижской Академии наук чтение докладов о только что созданной им теории взаимодействия электрических токов. Тогда же он высказал гениальную догадку о природе магнетизма металлов.

Он опирался на два экспериментально установленных им факта. Помещая рядом два параллельных проводника, Ампер увидел, что когда ток в них течет в одну сторону, то проводники притягиваются друг к другу. Если же направление токов в проводниках противоположно, то они отталкиваются.

Исследуя магнитные свойства провода, свернутого в круг, Ампер нашел, что магнитное действие заметно усиливается, если несколько круговых токов действуют вместе. Он свернул провод в спираль, по форме напоминающую трубу, и назвал ее соленоидом (по-гречески «соленоид» — трубообразный). Магнитное действие соленоида оказалось таким же, как у постоянного магнита. Только в соленоиде магнитная сила возникала лишь при прохождении по спирали тока, причем при изменении направления тока менялись местами и полюсы соленоида.

Вот эти два факта и позволили Амперу высказать предположение о том, что каждый постоянный магнит является как бы скоплением естественных соленоидов — круговых токов, текущих в каждой молекуле вещества. Токи эти существуют всегда, но пока оси их вращения направлены в разные стороны, магнитные свойства тела внешне ничем не проявляются. Когда же вещество намагничивается, оси всех круговых токов поворачиваются в одну сторону и устанавливаются параллельно друг другу. Из этого следовал важнейший вывод — магнетизм вовсе не какая-то особая, самостоятельная сила природы, а лишь одно из следствий действия электрических токов. Эта гипотеза помогла сделать много открытий в области не только магнетизма, но и электричества.

Таким образом, чуть ли не за столетие до открытия строения атомов, Ампер предвосхитил вращение электронов вокруг атомного ядра. Недаром Джеймс Максвелл назвал его «Ньютоном электричества».

Вам, конечно, давно знакомы эти фамилии — Эрстед, Ампер. Пер вой обозначается единица напряженности магнитного поля, второй — единица силы тока. Это — нерукотворный памятник, который воздвигло ученым благодарное человечество.

А через пять лет после блистательных экспериментов и научных гипотез Ампера произошло еще одно важнейшее открытие. В 1825 году Вильям Стерджен, самоучка, сын английского сапожника и сам в юности сапожник, поместил в соленоид железный стержень и пустил по обмотке ток. Магнитная сила такого комбинированного магнита резко возросла по сравнению с просто соленоидом, а когда ток был выключен, полностью исчезла. Так был изобретен электромагнит, нашедший широчайшее применение в самых разнообразных машинах и приборах — от маленького дверного звонка до гигантского синхрофазотрона.